JPH11233726A - 半導体装置のキャパシタ及びその形成方法 - Google Patents
半導体装置のキャパシタ及びその形成方法Info
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- JPH11233726A JPH11233726A JP10288307A JP28830798A JPH11233726A JP H11233726 A JPH11233726 A JP H11233726A JP 10288307 A JP10288307 A JP 10288307A JP 28830798 A JP28830798 A JP 28830798A JP H11233726 A JPH11233726 A JP H11233726A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体装置のキャパシタ及びその形成方法を
提供する。 【解決手段】 下部電極と、非晶質酸化アルミニウム膜
の誘電膜及び上部電極を含む。この際、非晶質酸化アル
ミニウム膜は気相反応物を順次に反応させる下部電極上
に送る方法、例えば原子膜蒸着方法で形成される。ま
た、非晶質酸化アルミニウム膜を形成する前に下部電極
を急速熱的窒化処理する。上部電極を形成した後、非晶
質酸化アルミニウム膜を約８５０℃で熱処理して緻密化
させる。このような緻密化によって等価酸化膜の厚さの
理論的な値の略３０Åに近接した等価酸化膜を具現しう
る。
提供する。 【解決手段】 下部電極と、非晶質酸化アルミニウム膜
の誘電膜及び上部電極を含む。この際、非晶質酸化アル
ミニウム膜は気相反応物を順次に反応させる下部電極上
に送る方法、例えば原子膜蒸着方法で形成される。ま
た、非晶質酸化アルミニウム膜を形成する前に下部電極
を急速熱的窒化処理する。上部電極を形成した後、非晶
質酸化アルミニウム膜を約８５０℃で熱処理して緻密化
させる。このような緻密化によって等価酸化膜の厚さの
理論的な値の略３０Åに近接した等価酸化膜を具現しう
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置のキャパ
シタ及びその形成方法に関する。
シタ及びその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】半導
体装置が高集積化されることによりキャパシタが占める
面積の減少が要求されている。これにより、キャパシタ
ンスの減少問題が深刻になっている。このような問題を
解決するためにキャパシタの構造を変更したり、誘電定
数の大きな物質を使用する研究が活発に進行している。
例えば、現在ＤＲＡＭ装置に一般に用いられるＯＮＯ(O
xide/Nitride/Oxide layer）構造よりさらに高い誘電定
数を有する酸化タンタル(Ta2O5)膜またはＢＳＴ(Ba(Sr、
Ti)O3)膜を誘電膜として用いる方法が提示されている。
体装置が高集積化されることによりキャパシタが占める
面積の減少が要求されている。これにより、キャパシタ
ンスの減少問題が深刻になっている。このような問題を
解決するためにキャパシタの構造を変更したり、誘電定
数の大きな物質を使用する研究が活発に進行している。
例えば、現在ＤＲＡＭ装置に一般に用いられるＯＮＯ(O
xide/Nitride/Oxide layer）構造よりさらに高い誘電定
数を有する酸化タンタル(Ta2O5)膜またはＢＳＴ(Ba(Sr、
Ti)O3)膜を誘電膜として用いる方法が提示されている。
【０００３】しかし、このような方法が実現されるには
非常に複雑な工程が要求される。即ち、一般のキャパシ
タの構造は不純物のドーピングされた多結晶質シリコン
膜を上部電極及び下部電極として用いるＳＩＳ(Silicon
/Insulator/Siliconlayer)構造である。しかし、前記酸
化タンタルを用いる場合にはＭＩＳ(Metal/Insulator/S
iliconlayer)構造またはＭＩＭ(Metal/Insulator/Meta
l)構造を導入する必要がある。また、前記ＢＳＴ膜を用
いる場合にはＭＩＭ構造を導入する必要がある。即ち、
キャパシタ構造の変換が要求されている。
非常に複雑な工程が要求される。即ち、一般のキャパシ
タの構造は不純物のドーピングされた多結晶質シリコン
膜を上部電極及び下部電極として用いるＳＩＳ(Silicon
/Insulator/Siliconlayer)構造である。しかし、前記酸
化タンタルを用いる場合にはＭＩＳ(Metal/Insulator/S
iliconlayer)構造またはＭＩＭ(Metal/Insulator/Meta
l)構造を導入する必要がある。また、前記ＢＳＴ膜を用
いる場合にはＭＩＭ構造を導入する必要がある。即ち、
キャパシタ構造の変換が要求されている。
【０００４】酸化タンタル膜を用いる場合には低い段差
被覆性を克服するために、表面運動学的領域(surface k
inetic regine)の低温で化学気相蒸着（ＣＶＤ）方法を
用いて膜質を形成する必要がある。しかしこれにより、
酸素欠乏、炭化水素の膜質内の残留または結晶性低下な
どの問題が発生しうる。従って、誘電率が減少し、低絶
縁特性を示すことになる。このような問題点を補完する
ために高温での乾式酸素アニーリング工程がさらに要求
されている。これに関連して、乾式酸素アニーリング工
程で生成される前記酸化タンタル膜下部の酸化膜を用い
て酸化タンタル膜の絶縁特性を補完しようとする試みが
ある(Y.Ohyi,"Ta2O5 capacitor dielectric material f
or Giga-bit DRAMs",IEDM Tech.Dig.,1994,p831)。
被覆性を克服するために、表面運動学的領域(surface k
inetic regine)の低温で化学気相蒸着（ＣＶＤ）方法を
用いて膜質を形成する必要がある。しかしこれにより、
酸素欠乏、炭化水素の膜質内の残留または結晶性低下な
どの問題が発生しうる。従って、誘電率が減少し、低絶
縁特性を示すことになる。このような問題点を補完する
ために高温での乾式酸素アニーリング工程がさらに要求
されている。これに関連して、乾式酸素アニーリング工
程で生成される前記酸化タンタル膜下部の酸化膜を用い
て酸化タンタル膜の絶縁特性を補完しようとする試みが
ある(Y.Ohyi,"Ta2O5 capacitor dielectric material f
or Giga-bit DRAMs",IEDM Tech.Dig.,1994,p831)。
【０００５】一方、結晶粒界は原子配列の不連続性が発
生する脆弱点から容易に拡散する。従って、厚い酸化膜
を形成して前記酸化タンタル膜の電流漏れ特性を補完す
る際、前記結晶粒界に相対的に多量の酸素が拡散しう
る。このように拡散される酸素によって下部の上部電極
が酸化されうる。これにより、前記酸化タンタル膜とキ
ャパシタの上部電極との間には前記酸化タンタル膜と上
部電極との反応を防止するための反応防止膜が導入され
るべきである（米国特許第４，８９１，６８４号）。
生する脆弱点から容易に拡散する。従って、厚い酸化膜
を形成して前記酸化タンタル膜の電流漏れ特性を補完す
る際、前記結晶粒界に相対的に多量の酸素が拡散しう
る。このように拡散される酸素によって下部の上部電極
が酸化されうる。これにより、前記酸化タンタル膜とキ
ャパシタの上部電極との間には前記酸化タンタル膜と上
部電極との反応を防止するための反応防止膜が導入され
るべきである（米国特許第４，８９１，６８４号）。
【０００６】一方、ＢＳＴ膜は優秀な電流漏れ特性を具
現するために電極との界面にショットキー障壁を形成す
る必要がある。このようなショットキー障壁を形成する
ためには仕事関数の大きな物質、例えば金属よりなる電
極を導入すべきである(SoonOh Park,"Fabrication and
Electrical Characterization of Pt/(Ba,Sr)TiO3/Pt C
apacitors for Ultralarge-Scale Integrated Dynamic
Random Access Memory Applications",Jpn.J.Appl. Phy
s.Vol.35,1996,p1548-1552)。前記金属電極を導入する
ためには金属電極と不純物のドーピングされた多結晶質
シリコン膜との界面にオームコンタクトを形成する必要
がある。即ち、オームコンタクトをなす中間膜を形成
し、障壁膜を導入する必要がある。
現するために電極との界面にショットキー障壁を形成す
る必要がある。このようなショットキー障壁を形成する
ためには仕事関数の大きな物質、例えば金属よりなる電
極を導入すべきである(SoonOh Park,"Fabrication and
Electrical Characterization of Pt/(Ba,Sr)TiO3/Pt C
apacitors for Ultralarge-Scale Integrated Dynamic
Random Access Memory Applications",Jpn.J.Appl. Phy
s.Vol.35,1996,p1548-1552)。前記金属電極を導入する
ためには金属電極と不純物のドーピングされた多結晶質
シリコン膜との界面にオームコンタクトを形成する必要
がある。即ち、オームコンタクトをなす中間膜を形成
し、障壁膜を導入する必要がある。
【０００７】前述したように酸化タンタル膜またはＢＳ
Ｔ膜のような高誘電率の物質膜を導入するためには複雑
な工程及び構造が要求される。即ち、ＭＩＭ構造または
ＭＩＳ構造へのキャパシタの構造変更が要求される。し
かし、このような構造変更には前述したような段差被覆
性の問題及び界面におけるコンタクトの問題以外にも多
様な工程上の難しさが存在する。
Ｔ膜のような高誘電率の物質膜を導入するためには複雑
な工程及び構造が要求される。即ち、ＭＩＭ構造または
ＭＩＳ構造へのキャパシタの構造変更が要求される。し
かし、このような構造変更には前述したような段差被覆
性の問題及び界面におけるコンタクトの問題以外にも多
様な工程上の難しさが存在する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】これを解決すべく、本発
明は、Ｓｉ系導電膜を下部電極として用いてキャパシタ
ンスの増大を具現しうる半導体装置のキャパシタを提供
するものである。
明は、Ｓｉ系導電膜を下部電極として用いてキャパシタ
ンスの増大を具現しうる半導体装置のキャパシタを提供
するものである。
【０００９】また、本発明は、Ｓｉ系導電膜を下部電極
として用いてキャパシタンスの増大を具現しうる半導体
装置のキャパシタ形成方法を提供するものである。
として用いてキャパシタンスの増大を具現しうる半導体
装置のキャパシタ形成方法を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、下部電極と、誘電膜及
び上部電極を含む半導体装置のキャパシタを提供する。
前記下部電極としては不純物のドーピングされた多結晶
質シリコン膜のようなシリコン系導電膜を用いる。ま
た、前記下部電極はスタック型構造、半球状粒子シリコ
ン膜型構造またはシリンダ型構造の立体構造を有するこ
とが好ましい。
び上部電極を含む半導体装置のキャパシタを提供する。
前記下部電極としては不純物のドーピングされた多結晶
質シリコン膜のようなシリコン系導電膜を用いる。ま
た、前記下部電極はスタック型構造、半球状粒子シリコ
ン膜型構造またはシリンダ型構造の立体構造を有するこ
とが好ましい。
【００１１】前記誘電膜としては前記下部電極上に形成
される非晶質酸化アルミニウム膜を用いる。ここで、前
記非晶質酸化アルミニウム膜はそれぞれのソースから供
給されるそれぞれの気相反応物を順次に反応させる膜
質、即ち前記下部電極上に送る方法で形成する。例え
ば、前記誘電膜を原子膜蒸着方法で略１０Å乃至３００
Åの厚さで形成することができる。前記非晶質酸化アル
ミニウム膜は略４０Å乃至７０Åの厚さで形成すること
が好ましい。また、前記下部電極及び前記誘電膜の間に
はシリコン酸化物、シリコン窒化物またはシリコンオキ
シ窒化物よりなる反応防止膜をさらに形成してもよい。
される非晶質酸化アルミニウム膜を用いる。ここで、前
記非晶質酸化アルミニウム膜はそれぞれのソースから供
給されるそれぞれの気相反応物を順次に反応させる膜
質、即ち前記下部電極上に送る方法で形成する。例え
ば、前記誘電膜を原子膜蒸着方法で略１０Å乃至３００
Åの厚さで形成することができる。前記非晶質酸化アル
ミニウム膜は略４０Å乃至７０Åの厚さで形成すること
が好ましい。また、前記下部電極及び前記誘電膜の間に
はシリコン酸化物、シリコン窒化物またはシリコンオキ
シ窒化物よりなる反応防止膜をさらに形成してもよい。
【００１２】前記上部電極は前記誘電膜上に形成され
る。ここで、前記上部電極は不純物のドーピングされた
多結晶質シリコン膜、ＷＳｉ２、ＭｏＳｉ２、ＴａＳｉ
２、ＴｉＳｉ２、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ及びＴｉＮのよ
うな導電膜で形成することができる。
る。ここで、前記上部電極は不純物のドーピングされた
多結晶質シリコン膜、ＷＳｉ２、ＭｏＳｉ２、ＴａＳｉ
２、ＴｉＳｉ２、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ及びＴｉＮのよ
うな導電膜で形成することができる。
【００１３】本発明の半導体装置のキャパシタは下部電
極を形成する。ここで、前記下部電極は不純物のドーピ
ングされた多結晶質シリコン膜のようなシリコン系導電
膜で形成される。また、前記下部電極はスタック型構
造、半球状粒子シリコン膜型構造またはシリンダ型構造
のような立体構造で形成される。
極を形成する。ここで、前記下部電極は不純物のドーピ
ングされた多結晶質シリコン膜のようなシリコン系導電
膜で形成される。また、前記下部電極はスタック型構
造、半球状粒子シリコン膜型構造またはシリンダ型構造
のような立体構造で形成される。
【００１４】その後、前記下部電極上には非晶質酸化ア
ルミニウム膜で誘電膜を形成する。この際、前記誘電膜
を形成する段階の前に前記下部電極を熱処理して前記下
部電極上に反応防止膜を形成する段階をさらに行う。こ
の際、前記熱処理は略３００℃乃至１２００℃の温度で
行う。好ましくは、８００〜９５０℃の温度でＮＨ３ガ
スのような窒素ソースを含む雰囲気ガスを用いる急速熱
的窒化工程で熱処理する。これにより、前記下部電極上
にシリコン酸化物、シリコン窒化物またはシリコンオキ
シ窒化物よりなる反応防止膜をさらに形成しうる。
ルミニウム膜で誘電膜を形成する。この際、前記誘電膜
を形成する段階の前に前記下部電極を熱処理して前記下
部電極上に反応防止膜を形成する段階をさらに行う。こ
の際、前記熱処理は略３００℃乃至１２００℃の温度で
行う。好ましくは、８００〜９５０℃の温度でＮＨ３ガ
スのような窒素ソースを含む雰囲気ガスを用いる急速熱
的窒化工程で熱処理する。これにより、前記下部電極上
にシリコン酸化物、シリコン窒化物またはシリコンオキ
シ窒化物よりなる反応防止膜をさらに形成しうる。
【００１５】また、前記非晶質酸化アルミニウム膜はそ
れぞれのソースから供給されるそれぞれの気相反応物を
順次に反応させる膜質、即ち前記下部電極上に送る方法
で形成される。例えば、原子膜蒸着方法で略１０Å乃至
３００Åの厚さで形成される。詳しくは、前記非晶質酸
化アルミニウム膜は４０Å乃至８０Åの厚さで形成され
る。ここで、前記原子膜蒸着方法はＡｌ（ＣＨ３）３ま
たはＡｌＣｌ３をアルミニウムソースとして用いて行わ
れる。また、前記原子膜蒸着方法を行う前に前記下部電
極を水素パッシベーション処理する段階をさらに行う。
れぞれのソースから供給されるそれぞれの気相反応物を
順次に反応させる膜質、即ち前記下部電極上に送る方法
で形成される。例えば、原子膜蒸着方法で略１０Å乃至
３００Åの厚さで形成される。詳しくは、前記非晶質酸
化アルミニウム膜は４０Å乃至８０Åの厚さで形成され
る。ここで、前記原子膜蒸着方法はＡｌ（ＣＨ３）３ま
たはＡｌＣｌ３をアルミニウムソースとして用いて行わ
れる。また、前記原子膜蒸着方法を行う前に前記下部電
極を水素パッシベーション処理する段階をさらに行う。
【００１６】次いで、前記誘電膜上に上部電極を形成す
る。ここで、前記上部電極は不純物のドーピングされた
多結晶質シリコン膜、ＷＳｉ２、ＭｏＳｉ２、ＴａＳｉ
２、ＴｉＳｉ２、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ及びＴｉＮのよ
うな導電膜より形成する。さらに、前記上部電極を形成
する段階後に前記非晶質酸化アルミニウム膜を第１緻密
化する段階をさらに行う。この際、前記第１緻密化段階
は前記非晶質酸化アルミニウム膜の結晶化温度以下に前
記非晶質酸化アルミニウム膜を熱処理して行う。即ち、
前記熱処理は１５０℃乃至９００℃の温度で行われる。
また、前記熱処理は酸素ガス、一酸化窒素ガスまたは窒
素ガスなどを雰囲気ガスとして用い、または真空で行
う。好ましくは、８００〜８７０℃の温度で窒素ガスを
雰囲気ガスとして用いて前記熱処理を行う。
る。ここで、前記上部電極は不純物のドーピングされた
多結晶質シリコン膜、ＷＳｉ２、ＭｏＳｉ２、ＴａＳｉ
２、ＴｉＳｉ２、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ及びＴｉＮのよ
うな導電膜より形成する。さらに、前記上部電極を形成
する段階後に前記非晶質酸化アルミニウム膜を第１緻密
化する段階をさらに行う。この際、前記第１緻密化段階
は前記非晶質酸化アルミニウム膜の結晶化温度以下に前
記非晶質酸化アルミニウム膜を熱処理して行う。即ち、
前記熱処理は１５０℃乃至９００℃の温度で行われる。
また、前記熱処理は酸素ガス、一酸化窒素ガスまたは窒
素ガスなどを雰囲気ガスとして用い、または真空で行
う。好ましくは、８００〜８７０℃の温度で窒素ガスを
雰囲気ガスとして用いて前記熱処理を行う。
【００１７】また、前記第１緻密化する段階に付け加え
て前記上部電極を形成する段階の前に前記非晶質酸化ア
ルミニウム膜を第２緻密化する段階をさらに行う。ここ
で、前記第２緻密化段階は前記非晶質酸化アルミニウム
膜の結晶化温度以下に前記非晶質酸化アルミニウム膜を
熱処理して行う。即ち、前記熱処理は略１５０℃乃至９
００℃の温度で行われる。また、前記熱処理は酸素ガ
ス、一酸化窒素ガスまたは窒素ガスなどを雰囲気ガスと
して用い、または真空で行う。好ましくは、３５０〜５
５０℃の温度で酸素ガスを雰囲気ガスとして用いて前記
熱処理を行う。
て前記上部電極を形成する段階の前に前記非晶質酸化ア
ルミニウム膜を第２緻密化する段階をさらに行う。ここ
で、前記第２緻密化段階は前記非晶質酸化アルミニウム
膜の結晶化温度以下に前記非晶質酸化アルミニウム膜を
熱処理して行う。即ち、前記熱処理は略１５０℃乃至９
００℃の温度で行われる。また、前記熱処理は酸素ガ
ス、一酸化窒素ガスまたは窒素ガスなどを雰囲気ガスと
して用い、または真空で行う。好ましくは、３５０〜５
５０℃の温度で酸素ガスを雰囲気ガスとして用いて前記
熱処理を行う。
【００１８】
【実施例】以下、添付した図面に基づき本発明の実施例
を詳しく説明する。しかし、本発明の実施例は多様な形
に変形でき、本発明の範囲が後述する実施例によって限
定されることではない。本発明の実施例は当業者に本発
明をさらに完全に説明するために提供されるものであ
る。従って、図面における膜の厚さはさらに明確な説明
を強調するために誇張されたものであり、図面上同じ符
号で示された要素は同じ要素を意味する。また、何れの
膜が他の膜または半導体基板の「上」にあると記載され
る場合に、前記何れの膜は前記他の膜または半導体基板
に直接接触して存在することもでき、またはその間に第
３の膜を介在させてもよい。
を詳しく説明する。しかし、本発明の実施例は多様な形
に変形でき、本発明の範囲が後述する実施例によって限
定されることではない。本発明の実施例は当業者に本発
明をさらに完全に説明するために提供されるものであ
る。従って、図面における膜の厚さはさらに明確な説明
を強調するために誇張されたものであり、図面上同じ符
号で示された要素は同じ要素を意味する。また、何れの
膜が他の膜または半導体基板の「上」にあると記載され
る場合に、前記何れの膜は前記他の膜または半導体基板
に直接接触して存在することもでき、またはその間に第
３の膜を介在させてもよい。
【００１９】図１を参照すれば、本発明の実施例による
キャパシタは下部電極２００と、誘電膜４００及び上部
電極５００よりなる。この際、前記下部電極２００は半
導体基板１００を覆う層間絶縁膜１５０に形成されたコ
ンタクトホールを介して前記半導体基板１００の活性領
域に電気的に連結される。前記下部電極２００では不純
物のドーピングされた多結晶質シリコン膜のようなシリ
コン系導電膜を用いる。
キャパシタは下部電極２００と、誘電膜４００及び上部
電極５００よりなる。この際、前記下部電極２００は半
導体基板１００を覆う層間絶縁膜１５０に形成されたコ
ンタクトホールを介して前記半導体基板１００の活性領
域に電気的に連結される。前記下部電極２００では不純
物のドーピングされた多結晶質シリコン膜のようなシリ
コン系導電膜を用いる。
【００２０】前記下部電極２００を覆う誘電膜４００と
しては非晶質酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜を用い
る。酸化アルミニウム膜はα−Ａｌ２Ｏ３及びγ−Ａｌ
２Ｏ３のような結晶質相の時と非晶質相の時の誘電定数
の差がほとんどなく略１０ほどの高い誘電定数を有す
る。しかし、結晶質相に比べて非晶質相は様々の優秀な
利点を有している。例えば、非晶質相酸化アルミニウム
はシリコン酸化物より酸化しやすく、低いアルカリイオ
ンの透過率及び高絶縁特性を有する。また、非晶質相の
酸化アルミニウム膜は柔軟なモルホロジ(morphology)を
有し、結晶粒界を通した拡散が発生しない。また、前記
非晶質酸化アルミニウム膜は酸素などの拡散度を低く抑
制させうる。
しては非晶質酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜を用い
る。酸化アルミニウム膜はα−Ａｌ２Ｏ３及びγ−Ａｌ
２Ｏ３のような結晶質相の時と非晶質相の時の誘電定数
の差がほとんどなく略１０ほどの高い誘電定数を有す
る。しかし、結晶質相に比べて非晶質相は様々の優秀な
利点を有している。例えば、非晶質相酸化アルミニウム
はシリコン酸化物より酸化しやすく、低いアルカリイオ
ンの透過率及び高絶縁特性を有する。また、非晶質相の
酸化アルミニウム膜は柔軟なモルホロジ(morphology)を
有し、結晶粒界を通した拡散が発生しない。また、前記
非晶質酸化アルミニウム膜は酸素などの拡散度を低く抑
制させうる。
【００２１】また、本実施例において非晶質酸化アルミ
ニウム膜はそれぞれのソースから供給されるそれぞれの
気相反応物を順次に反応させる膜質、即ち前記下部電極
２００上に送る方法で形成される。このような方法は微
細な厚さで膜質を形成する段階を反復することにより所
望の厚さの膜質を形成する方法である。このような方法
の一例として原子膜蒸着（ＡＬＤ）方法があり、これに
対しては後述する。
ニウム膜はそれぞれのソースから供給されるそれぞれの
気相反応物を順次に反応させる膜質、即ち前記下部電極
２００上に送る方法で形成される。このような方法は微
細な厚さで膜質を形成する段階を反復することにより所
望の厚さの膜質を形成する方法である。このような方法
の一例として原子膜蒸着（ＡＬＤ）方法があり、これに
対しては後述する。
【００２２】前述したような原子膜蒸着方法のようなそ
れぞれの気相反応物を順次に反応させる膜質上に送る方
法を用いて前記非晶質酸化アルミニウム膜を形成するの
で、高い共形度(conformality)を具現しうる。従って、
１００％に至る段差被覆性を具現しうる。また、前記Ａ
ＬＤ工程の特性上、前記非晶質酸化アルミニウム膜内に
不純物がほとんど残留しない。一般に、酸化アルミニウ
ム膜をスパッタリング方法で形成すれば段差被覆性が不
良であり、ＣＶＤ方法を用いると残留不純物の除去が困
難で薄膜化しにくい。しかし、本実施例ではＡＬＤ方法
で非晶質酸化アルミニウム膜を形成することにより高い
段差被覆性及び高い非晶質度を具現しうる。この際、前
記非晶質酸化アルミニウム膜は略１０Å乃至３００Åの
厚さで形成される。望ましくは、略４０Å乃至８０Å程
度の厚さで形成される。
れぞれの気相反応物を順次に反応させる膜質上に送る方
法を用いて前記非晶質酸化アルミニウム膜を形成するの
で、高い共形度(conformality)を具現しうる。従って、
１００％に至る段差被覆性を具現しうる。また、前記Ａ
ＬＤ工程の特性上、前記非晶質酸化アルミニウム膜内に
不純物がほとんど残留しない。一般に、酸化アルミニウ
ム膜をスパッタリング方法で形成すれば段差被覆性が不
良であり、ＣＶＤ方法を用いると残留不純物の除去が困
難で薄膜化しにくい。しかし、本実施例ではＡＬＤ方法
で非晶質酸化アルミニウム膜を形成することにより高い
段差被覆性及び高い非晶質度を具現しうる。この際、前
記非晶質酸化アルミニウム膜は略１０Å乃至３００Åの
厚さで形成される。望ましくは、略４０Å乃至８０Å程
度の厚さで形成される。
【００２３】また、前記下部電極２００及び前記誘電膜
４００の間にはＳｉＯ２、ＳｉＮまたはＳｉＯＮよりな
る反応防止膜３００をさらに形成しうる。しかし、前記
非晶質酸化アルミニウム膜は酸素に対する拡散度が低い
ので、前記反応防止膜３００を導入しないことがある。
また、誘電膜４００上に形成される上部電極５００は不
純物のドーピングされた多結晶質シリコン膜、ＷＳｉ２
膜、ＭｏＳｉ２膜、ＴａＳｉ２膜、ＴｉＳｉ２膜、Ｗ
膜、Ｍｏ膜、Ｔａ膜、Ｃｒ膜またはＴｉＮ膜のような導
電膜よりなる。
４００の間にはＳｉＯ２、ＳｉＮまたはＳｉＯＮよりな
る反応防止膜３００をさらに形成しうる。しかし、前記
非晶質酸化アルミニウム膜は酸素に対する拡散度が低い
ので、前記反応防止膜３００を導入しないことがある。
また、誘電膜４００上に形成される上部電極５００は不
純物のドーピングされた多結晶質シリコン膜、ＷＳｉ２
膜、ＭｏＳｉ２膜、ＴａＳｉ２膜、ＴｉＳｉ２膜、Ｗ
膜、Ｍｏ膜、Ｔａ膜、Ｃｒ膜またはＴｉＮ膜のような導
電膜よりなる。
【００２４】一方、図１〜４に示すように本発明による
キャパシタの下部電極２００、２００ａ、２００ｂ、２
００ｃは立体構造を有しうる。例えば、図１に示された
ようにスタック型構造の下部電極２００を有しうる。ま
た、図２に示されたように電極の表面に半球状粒子シリ
コン膜を形成して凹凸構造で表面積を増大させた半球状
粒子シリコン膜型構造の下部電極２００ａを有しうる。
また、図３に示されたようにシリンダ型構造の下部電極
２００ｂが利用でき、図４に示されたようにシリンダ型
構造の電極表面に半球状粒子シリコン膜をさらに形成し
て表面積の増大を具現した下部電極２００ｃを用いるこ
ともできる。このような立体構造の下部電極２００、２
００ａ、２００ｂ、２００ｃを導入しても、本実施例で
用いられる非晶質酸化アルミニウム膜はＡＬＤ工程の特
性上、高い共形度を具現しうる。即ち、高い共形度が具
現できて段差被覆性の低下のような工程不良が抑制され
る。
キャパシタの下部電極２００、２００ａ、２００ｂ、２
００ｃは立体構造を有しうる。例えば、図１に示された
ようにスタック型構造の下部電極２００を有しうる。ま
た、図２に示されたように電極の表面に半球状粒子シリ
コン膜を形成して凹凸構造で表面積を増大させた半球状
粒子シリコン膜型構造の下部電極２００ａを有しうる。
また、図３に示されたようにシリンダ型構造の下部電極
２００ｂが利用でき、図４に示されたようにシリンダ型
構造の電極表面に半球状粒子シリコン膜をさらに形成し
て表面積の増大を具現した下部電極２００ｃを用いるこ
ともできる。このような立体構造の下部電極２００、２
００ａ、２００ｂ、２００ｃを導入しても、本実施例で
用いられる非晶質酸化アルミニウム膜はＡＬＤ工程の特
性上、高い共形度を具現しうる。即ち、高い共形度が具
現できて段差被覆性の低下のような工程不良が抑制され
る。
【００２５】図５を参照すれば、層間絶縁膜１５０の形
成された半導体基板１００上に下部電極２００を形成す
る。この際、前記下部電極２００は本実施例ではスタッ
ク型構造を例として説明するが、図２乃至図４に基づい
て説明したように半球状粒子シリコン膜型構造またはシ
リンダ型構造のような立体構造で形成しうる。また、前
記下部電極２００は不純物のドーピングされた多結晶質
シリコン膜のようなシリコン系導電膜で形成される。
成された半導体基板１００上に下部電極２００を形成す
る。この際、前記下部電極２００は本実施例ではスタッ
ク型構造を例として説明するが、図２乃至図４に基づい
て説明したように半球状粒子シリコン膜型構造またはシ
リンダ型構造のような立体構造で形成しうる。また、前
記下部電極２００は不純物のドーピングされた多結晶質
シリコン膜のようなシリコン系導電膜で形成される。
【００２６】以降、前記下部電極２００を急速熱的工程
(Rapid Thermal process:RTP)で熱処理して前記下部電
極２００を覆う反応防止膜３００をさらに形成する。こ
の際、前記熱処理は略３００℃乃至１２００℃の温度で
行われる。好ましくは、８００〜９５０℃の温度で窒素
ソースとしてＮＨ３等を用いて約６０秒間熱処理を行
う。即ち、急速熱的窒化（ＲＴＮ）工程を行う。このよ
うな熱処理によって前記下部電極２００のシリコンは窒
素と反応してシリコン窒化膜を形成する。このように形
成されたシリコン窒化膜を反応防止膜３００として用い
る。しかし、前記反応防止膜３００としてシリコン窒化
物よりなる膜質以外にもシリコン酸化物またはシリコン
オキシ窒化物よりなる膜質が用いられる。
(Rapid Thermal process:RTP)で熱処理して前記下部電
極２００を覆う反応防止膜３００をさらに形成する。こ
の際、前記熱処理は略３００℃乃至１２００℃の温度で
行われる。好ましくは、８００〜９５０℃の温度で窒素
ソースとしてＮＨ３等を用いて約６０秒間熱処理を行
う。即ち、急速熱的窒化（ＲＴＮ）工程を行う。このよ
うな熱処理によって前記下部電極２００のシリコンは窒
素と反応してシリコン窒化膜を形成する。このように形
成されたシリコン窒化膜を反応防止膜３００として用い
る。しかし、前記反応防止膜３００としてシリコン窒化
物よりなる膜質以外にもシリコン酸化物またはシリコン
オキシ窒化物よりなる膜質が用いられる。
【００２７】このように形成される反応防止膜３００は
後続の酸素雰囲気による熱処理工程で前記下部電極２０
０への酸素の拡散をさらに完全に防止する役割をする。
即ち、酸素の拡散による等価酸化膜厚さ(Equivalent Th
ickness of Oxidelayer:ET)の増加を防止する。しか
し、本実施例では前記ＲＴＰによるシリコン窒化膜の形
成段階を実施しないことがある。これは後述されるが、
非晶質酸化アルミニウム膜が酸素拡散度を低く保たせる
特性に基づく。
後続の酸素雰囲気による熱処理工程で前記下部電極２０
０への酸素の拡散をさらに完全に防止する役割をする。
即ち、酸素の拡散による等価酸化膜厚さ(Equivalent Th
ickness of Oxidelayer:ET)の増加を防止する。しか
し、本実施例では前記ＲＴＰによるシリコン窒化膜の形
成段階を実施しないことがある。これは後述されるが、
非晶質酸化アルミニウム膜が酸素拡散度を低く保たせる
特性に基づく。
【００２８】図６を参照すれば、形成された下部電極２
００に水素パッシベーション処理を行って前記下部電極
２００上に残存する自然酸化膜を完全に除去する。この
ような水素パッシベーション処理は前記ＲＴＰ処理を導
入しない場合にはさらに確実に行われるべきである。
００に水素パッシベーション処理を行って前記下部電極
２００上に残存する自然酸化膜を完全に除去する。この
ような水素パッシベーション処理は前記ＲＴＰ処理を導
入しない場合にはさらに確実に行われるべきである。
【００２９】以降、前記下部電極２００上にそれぞれの
ソースから供給されるそれぞれの気相反応物を順次に反
応させる膜質、即ち、前記下部電極２００上に送る方法
で非晶質酸化アルミニウム膜を形成する。このような方
法は様々な名称で呼ばれる多様な方法があるが、ＡＬＤ
方法を例として具体的に説明する。前記ＡＬＤ方法は前
記下部電極２００上にアルミニウムソースを用いて原子
の大きさ程度の厚さでアルミニウム膜を形成する。次い
で、前記アルミニウム膜を酸化剤で処理して原子の大き
さ程度の厚さ、例えば略０．５Å乃至５０Åの厚さの酸
化アルミニウム膜を形成する。引続き、前記のような厚
さの酸化アルミニウム膜を形成する段階をサイクルで反
復行って略１０Å乃至３００Åの厚さで非晶質酸化アル
ミニウム膜を形成する。望ましくは、略４０Å乃至８０
Åの厚さで非晶質酸化アルミニウム膜を形成する。
ソースから供給されるそれぞれの気相反応物を順次に反
応させる膜質、即ち、前記下部電極２００上に送る方法
で非晶質酸化アルミニウム膜を形成する。このような方
法は様々な名称で呼ばれる多様な方法があるが、ＡＬＤ
方法を例として具体的に説明する。前記ＡＬＤ方法は前
記下部電極２００上にアルミニウムソースを用いて原子
の大きさ程度の厚さでアルミニウム膜を形成する。次い
で、前記アルミニウム膜を酸化剤で処理して原子の大き
さ程度の厚さ、例えば略０．５Å乃至５０Åの厚さの酸
化アルミニウム膜を形成する。引続き、前記のような厚
さの酸化アルミニウム膜を形成する段階をサイクルで反
復行って略１０Å乃至３００Åの厚さで非晶質酸化アル
ミニウム膜を形成する。望ましくは、略４０Å乃至８０
Åの厚さで非晶質酸化アルミニウム膜を形成する。
【００３０】さらに具体的に説明すれば次の通りであ
る。前記アルミニウムソースとしてはＡｌ（ＣＨ３）３
またはＡｌＣｌ３を用いる。望ましくは、Ａｌ（Ｃ
Ｈ３）３を用いて、酸化剤としては水蒸気を用いる。こ
の際、前記酸化剤で前記アルミニウム膜を酸化させる段
階は略１５０℃乃至４００℃の半導体基板１００の温度
条件で行われる。好ましくは、３００〜３７０℃の半導
体基板１００の温度条件で行われる。また、前記サイク
ルによって前記非晶質酸化アルミニウム膜は約２Åの厚
さで成長される。このように形成される非晶質酸化アル
ミニウム膜は前記ＡＬＤ方法の工程特性によって非晶質
相に具現される。また、このように形成される酸化アル
ミニウム膜は前記ＡＬＤ方法の工程特性によって高い共
形度を示す。従って、１００％に至る高い段差被覆性を
具現しうる。
る。前記アルミニウムソースとしてはＡｌ（ＣＨ３）３
またはＡｌＣｌ３を用いる。望ましくは、Ａｌ（Ｃ
Ｈ３）３を用いて、酸化剤としては水蒸気を用いる。こ
の際、前記酸化剤で前記アルミニウム膜を酸化させる段
階は略１５０℃乃至４００℃の半導体基板１００の温度
条件で行われる。好ましくは、３００〜３７０℃の半導
体基板１００の温度条件で行われる。また、前記サイク
ルによって前記非晶質酸化アルミニウム膜は約２Åの厚
さで成長される。このように形成される非晶質酸化アル
ミニウム膜は前記ＡＬＤ方法の工程特性によって非晶質
相に具現される。また、このように形成される酸化アル
ミニウム膜は前記ＡＬＤ方法の工程特性によって高い共
形度を示す。従って、１００％に至る高い段差被覆性を
具現しうる。
【００３１】次いで、前記誘電膜４００上に図１に示さ
れたように上部電極５００を形成する。この際、前記上
部電極５００は不純物のドーピングされた多結晶質シリ
コン膜、ＷＳｉ２膜、ＭｏＳｉ２膜、ＴａＳｉ２膜、Ｔ
ｉＳｉ２膜、Ｗ膜、Ｍｏ膜、Ｔａ膜、Ｃｒ膜またはＴｉ
Ｎ膜のような導電膜よりなる。
れたように上部電極５００を形成する。この際、前記上
部電極５００は不純物のドーピングされた多結晶質シリ
コン膜、ＷＳｉ２膜、ＭｏＳｉ２膜、ＴａＳｉ２膜、Ｔ
ｉＳｉ２膜、Ｗ膜、Ｍｏ膜、Ｔａ膜、Ｃｒ膜またはＴｉ
Ｎ膜のような導電膜よりなる。
【００３２】一方、前記非晶質酸化アルミニウム膜は成
長直後に、略１．６４の屈折率（λ＝６３３．０ｎｍ）
を示す。しかし、前記非晶質酸化アルミニウム膜は後続
の熱処理によって緻密化されうる。このような緻密化程
度は屈折率及び膜の厚さを測定して分かる。即ち、前記
非晶質酸化アルミニウム膜を成長させた後、前記非晶質
酸化アルミニウム膜をＯ２雰囲気ガスでアニーリングす
る方法で緻密化してその緻密化の程度を測定する。
長直後に、略１．６４の屈折率（λ＝６３３．０ｎｍ）
を示す。しかし、前記非晶質酸化アルミニウム膜は後続
の熱処理によって緻密化されうる。このような緻密化程
度は屈折率及び膜の厚さを測定して分かる。即ち、前記
非晶質酸化アルミニウム膜を成長させた後、前記非晶質
酸化アルミニウム膜をＯ２雰囲気ガスでアニーリングす
る方法で緻密化してその緻密化の程度を測定する。
【００３３】
【表１】
【００３４】前記表１に示されたように非晶質酸化アル
ミニウム膜はＯ２アニーリングによりその厚さが減少
し、屈折率が増加することが分かる。このような結果は
前記熱処理によって前記非晶質酸化アルミニウム膜が緻
密化されることを示す。これにより、前記非晶質酸化ア
ルミニウム膜の誘電率が上昇する効果が具現される。ま
た、このような熱処理による前記非晶質酸化アルミニウ
ム膜の厚さの減少及び誘電率の上昇は、前記熱処理によ
って等価酸化膜の厚さ（ＥＴ）の最小化を具現しうるこ
とを意味する。
ミニウム膜はＯ２アニーリングによりその厚さが減少
し、屈折率が増加することが分かる。このような結果は
前記熱処理によって前記非晶質酸化アルミニウム膜が緻
密化されることを示す。これにより、前記非晶質酸化ア
ルミニウム膜の誘電率が上昇する効果が具現される。ま
た、このような熱処理による前記非晶質酸化アルミニウ
ム膜の厚さの減少及び誘電率の上昇は、前記熱処理によ
って等価酸化膜の厚さ（ＥＴ）の最小化を具現しうるこ
とを意味する。
【００３５】また、前記非晶質酸化アルミニウム膜の酸
素拡散度を膜形成のない半導体基板に形成されるシリコ
ン酸化膜の厚さを測定して評価する。即ち、標準洗浄液
Ｉ(Standard CleaningＩ)及びＨＦで処理された半導体
基板に様々な厚さの非晶質酸化アルミニウム膜を形成し
た後、約８００℃の温度でＯ２雰囲気でアニーリングす
る。引続き、形成されるシリコン酸化膜の厚さを分光エ
リプソメータ(spectroscopic elipsometer)を用いて測
定した結果を表２に示す。
素拡散度を膜形成のない半導体基板に形成されるシリコ
ン酸化膜の厚さを測定して評価する。即ち、標準洗浄液
Ｉ(Standard CleaningＩ)及びＨＦで処理された半導体
基板に様々な厚さの非晶質酸化アルミニウム膜を形成し
た後、約８００℃の温度でＯ２雰囲気でアニーリングす
る。引続き、形成されるシリコン酸化膜の厚さを分光エ
リプソメータ(spectroscopic elipsometer)を用いて測
定した結果を表２に示す。
【００３６】表２に示されたように非晶質酸化アルミニ
ウム膜は酸素の拡散を抑制する効果を示す。即ち、非晶
質酸化アルミニウム膜の形成されていない場合には約６
６．６Åの厚さでシリコン酸化膜が形成されたが、非晶
質酸化アルミニウム膜が導入される場合には形成される
シリコン酸化膜の厚さが大きく減少することが分かる。
ウム膜は酸素の拡散を抑制する効果を示す。即ち、非晶
質酸化アルミニウム膜の形成されていない場合には約６
６．６Åの厚さでシリコン酸化膜が形成されたが、非晶
質酸化アルミニウム膜が導入される場合には形成される
シリコン酸化膜の厚さが大きく減少することが分かる。
【００３７】また、約１００Åの非晶質酸化アルミニウ
ム膜を導入する場合には約２Åの微小な厚さのシリコン
酸化膜が形成されることが分かる。このように本実施例
による非晶質酸化アルミニウム膜は酸素拡散が抑制で
き、前記ＲＴＰ処理による反応防止膜３００を導入しな
くても優秀なキャパシタ特性を具現しうる。しかし、後
続熱処理時、前記酸素の拡散をさらに完全に防止するた
めに前記反応防止膜３００を導入することが好ましい。
ム膜を導入する場合には約２Åの微小な厚さのシリコン
酸化膜が形成されることが分かる。このように本実施例
による非晶質酸化アルミニウム膜は酸素拡散が抑制で
き、前記ＲＴＰ処理による反応防止膜３００を導入しな
くても優秀なキャパシタ特性を具現しうる。しかし、後
続熱処理時、前記酸素の拡散をさらに完全に防止するた
めに前記反応防止膜３００を導入することが好ましい。
【００３８】
【表２】
【００３９】このように前記非晶質酸化アルミニウム膜
を緻密化させて誘電率を向上させるために、前記非晶質
酸化アルミニウム膜を熱処理して第１緻密化する。この
際、前記熱処理は前記非晶質酸化アルミニウム膜を形成
した後、何れの時点で行ってもよい。望ましくは、前記
上部電極５００の形成後に前記熱処理を行って第１緻密
化する。この際、前記第１緻密化の熱処理は前記非晶質
酸化アルミニウム膜の結晶化温度以下の温度条件、例え
ば略１５０℃乃至９００℃の温度で行われる。好ましく
は、８００〜８７０℃の温度で前記第１緻密化の熱処理
を行う。この際、前記熱処理は酸素ガス、一酸化窒素ガ
スまたは窒素ガスなどを雰囲気ガスとして用いたり真空
で行われる。望ましくは、窒素ガス雰囲気で約３０分間
熱処理する。これに対する効果は後述する。
を緻密化させて誘電率を向上させるために、前記非晶質
酸化アルミニウム膜を熱処理して第１緻密化する。この
際、前記熱処理は前記非晶質酸化アルミニウム膜を形成
した後、何れの時点で行ってもよい。望ましくは、前記
上部電極５００の形成後に前記熱処理を行って第１緻密
化する。この際、前記第１緻密化の熱処理は前記非晶質
酸化アルミニウム膜の結晶化温度以下の温度条件、例え
ば略１５０℃乃至９００℃の温度で行われる。好ましく
は、８００〜８７０℃の温度で前記第１緻密化の熱処理
を行う。この際、前記熱処理は酸素ガス、一酸化窒素ガ
スまたは窒素ガスなどを雰囲気ガスとして用いたり真空
で行われる。望ましくは、窒素ガス雰囲気で約３０分間
熱処理する。これに対する効果は後述する。
【００４０】前記第１緻密化によって前記非晶質酸化ア
ルミニウム膜は理論的なＥＴ値、例えば約６０Åの前記
非晶質酸化アルミニウム膜の厚さより略２６Å（Ａｌ２
Ｏ３の誘電定数を９で仮定）の理論的なＥＴ値に近接す
るＥＴ値を具現しうる。しかし、前記理論的なＥＴ値に
より近接する値を具現するために前記熱処理をさらに行
える。即ち、前記第１緻密化段階の前処理として前記非
晶質酸化アルミニウム膜を形成した直後に熱処理を行っ
て第２緻密化を行う。
ルミニウム膜は理論的なＥＴ値、例えば約６０Åの前記
非晶質酸化アルミニウム膜の厚さより略２６Å（Ａｌ２
Ｏ３の誘電定数を９で仮定）の理論的なＥＴ値に近接す
るＥＴ値を具現しうる。しかし、前記理論的なＥＴ値に
より近接する値を具現するために前記熱処理をさらに行
える。即ち、前記第１緻密化段階の前処理として前記非
晶質酸化アルミニウム膜を形成した直後に熱処理を行っ
て第２緻密化を行う。
【００４１】ここで、前記第２緻密化段階は前記非晶質
酸化アルミニウム膜の結晶化温度以下、例えば１５０℃
乃至９００℃の温度で熱処理する方法で行われる。好ま
しくは、３５０〜５５０℃の温度で前記第２緻密化を行
う。また、前記熱処理は酸素ガス、一酸化窒素ガスまた
は窒素ガスなどを雰囲気ガスとして用いたり真空で行わ
れる。この際、望ましくは酸素ガスを雰囲気ガスとして
用いて約３０分間熱処理して第２緻密化を行う。
酸化アルミニウム膜の結晶化温度以下、例えば１５０℃
乃至９００℃の温度で熱処理する方法で行われる。好ま
しくは、３５０〜５５０℃の温度で前記第２緻密化を行
う。また、前記熱処理は酸素ガス、一酸化窒素ガスまた
は窒素ガスなどを雰囲気ガスとして用いたり真空で行わ
れる。この際、望ましくは酸素ガスを雰囲気ガスとして
用いて約３０分間熱処理して第２緻密化を行う。
【００４２】前述したような第２緻密化段階を行う効果
を説明するために、様々な条件を分けて設定し、様々な
電気的特性を測定して表３に示す。即ち、半導体基板１
００に下部電極２００を多結晶質シリコン膜で形成し、
非晶質酸化アルミニウム膜を形成した後、キャパシタの
電気的特性を測定する。
を説明するために、様々な条件を分けて設定し、様々な
電気的特性を測定して表３に示す。即ち、半導体基板１
００に下部電極２００を多結晶質シリコン膜で形成し、
非晶質酸化アルミニウム膜を形成した後、キャパシタの
電気的特性を測定する。
【００４３】この際、前記条件等は次の通りである。即
ち、ＲＴＮ工程（９００℃、ＮＨ３、６０秒）の実行有
無条件、形成される非晶質酸化アルミニウム膜の６０Å
乃至３００Åの厚さ条件、第２緻密化段階の実行有無及
び第２緻密化段階を約４５０℃、Ｏ２、３０分条件で行
う条件と、第２緻密化段階を約８００℃、Ｏ２、３０分
条件で行う条件とを分けて設定し、１０回に亙って測定
された結果を表３に示す。
ち、ＲＴＮ工程（９００℃、ＮＨ３、６０秒）の実行有
無条件、形成される非晶質酸化アルミニウム膜の６０Å
乃至３００Åの厚さ条件、第２緻密化段階の実行有無及
び第２緻密化段階を約４５０℃、Ｏ２、３０分条件で行
う条件と、第２緻密化段階を約８００℃、Ｏ２、３０分
条件で行う条件とを分けて設定し、１０回に亙って測定
された結果を表３に示す。
【００４４】示した表３によれば、Ａｌ２Ｏ３膜が約３
００Åの厚さでは他の条件に関係なく漏れ電流密度が２
０ｎＡ／ｃｍ２以下に示される。しかし、前記Ａｌ２Ｏ
３膜が約６０Åの厚さでは他の条件により敏感に漏れ電
流の特性が変化することが分かる。即ち、Ａｌ２Ｏ３膜
が６０Åであり、ＲＴＮ処理しなく約８００℃の第２緻
密化温度条件の場合（Ｎｏ．７）にはＥＴが最も厚くて
約５７Åを示す。ＲＴＮ処理を行った場合（Ｎｏ．１）
にも約４７ÅのＥＴを示して理論的なＥＴ値、即ちＲＴ
Ｎ ４Å＋Ａｌ２Ｏ３ ２６Åの３０Åに比べて相当大
きい。即ち、前記した場合には等価酸化膜が相当成長す
ることがわかる。
００Åの厚さでは他の条件に関係なく漏れ電流密度が２
０ｎＡ／ｃｍ２以下に示される。しかし、前記Ａｌ２Ｏ
３膜が約６０Åの厚さでは他の条件により敏感に漏れ電
流の特性が変化することが分かる。即ち、Ａｌ２Ｏ３膜
が６０Åであり、ＲＴＮ処理しなく約８００℃の第２緻
密化温度条件の場合（Ｎｏ．７）にはＥＴが最も厚くて
約５７Åを示す。ＲＴＮ処理を行った場合（Ｎｏ．１）
にも約４７ÅのＥＴを示して理論的なＥＴ値、即ちＲＴ
Ｎ ４Å＋Ａｌ２Ｏ３ ２６Åの３０Åに比べて相当大
きい。即ち、前記した場合には等価酸化膜が相当成長す
ることがわかる。
【００４５】しかし、Ａｌ２Ｏ３膜が６０Åであり、約
４５０℃の第２緻密化温度条件の場合に、ＲＴＮ処理を
行った場合（Ｎｏ．３）は４０Å、ＲＴＮ処理のない場
合（Ｎｏ．６）では約３７ÅのＥＴ値を示す。また、前
記ＲＴＮ処理のない場合（Ｎｏ．６）には漏れ電流の密
度が７００ｎＡ／ｃｍ２と高く示される。これにより、
第２緻密化を約４５０℃の温度条件で行う時、キャパシ
タの電気的特性が優れていることが分かる。また、下部
電極２００と誘電膜４００との間にＲＴＮ処理のような
熱処理によって形成されるシリコン窒化膜、シリコン酸
化膜またはシリコンオキシ窒化膜のような反応防止膜３
００が存在する時、キャパシタの電気的特性が優れてい
ることが分かる。
４５０℃の第２緻密化温度条件の場合に、ＲＴＮ処理を
行った場合（Ｎｏ．３）は４０Å、ＲＴＮ処理のない場
合（Ｎｏ．６）では約３７ÅのＥＴ値を示す。また、前
記ＲＴＮ処理のない場合（Ｎｏ．６）には漏れ電流の密
度が７００ｎＡ／ｃｍ２と高く示される。これにより、
第２緻密化を約４５０℃の温度条件で行う時、キャパシ
タの電気的特性が優れていることが分かる。また、下部
電極２００と誘電膜４００との間にＲＴＮ処理のような
熱処理によって形成されるシリコン窒化膜、シリコン酸
化膜またはシリコンオキシ窒化膜のような反応防止膜３
００が存在する時、キャパシタの電気的特性が優れてい
ることが分かる。
【００４６】
【表３】
【００４７】前述したように非晶質酸化アルミニウム膜
を誘電膜４００として導入する際、第２緻密化を行うこ
とにより、キャパシタの電気的特性を向上させうること
が分かる。しかし、前記条件で具現されるＥＴ値は理論
的な値３０Åに及ばない。そこで前記上部電極５００を
形成した後、第１緻密化段階を行う効果に対して説明す
る。即ち、前記表３のような条件で進行した後、上部電
極５００を形成してから約８５０℃、Ｎ２、３０分間ア
ニーリングして第１緻密化した後、キャパシタの電気的
特性を１０回に亙って測定して表４に示す。
を誘電膜４００として導入する際、第２緻密化を行うこ
とにより、キャパシタの電気的特性を向上させうること
が分かる。しかし、前記条件で具現されるＥＴ値は理論
的な値３０Åに及ばない。そこで前記上部電極５００を
形成した後、第１緻密化段階を行う効果に対して説明す
る。即ち、前記表３のような条件で進行した後、上部電
極５００を形成してから約８５０℃、Ｎ２、３０分間ア
ニーリングして第１緻密化した後、キャパシタの電気的
特性を１０回に亙って測定して表４に示す。
【００４８】
【表４】
【００４９】表４においてＣはセンター、Ｂは下、Ｔは
上、Ｌは左側及びＲは右側の半導体基板上の位置を示
す。第１緻密化段階を行うことにより、表４に示された
ように全ての条件でＥＴ値の減少を具現しうる。特に、
第２緻密化段階において約４５０℃の温度で熱処理され
た場合には、ＲＴＮ処理された場合（Ｎｏ．３−Ｃ）に
３５ÅのＥＴ値を、ＲＴＮ処理されない場合（Ｎｏ．６
−Ｃ）には約３１ÅのＥＴ値を示して理論的なＥＴ値の
３０Åに近接している。この結果から本実施例では後続
の熱処理による劣化が防止され、非晶質酸化アルミニウ
ム膜の緻密化によるキャパシタンスの増大を具現しう
る。
上、Ｌは左側及びＲは右側の半導体基板上の位置を示
す。第１緻密化段階を行うことにより、表４に示された
ように全ての条件でＥＴ値の減少を具現しうる。特に、
第２緻密化段階において約４５０℃の温度で熱処理され
た場合には、ＲＴＮ処理された場合（Ｎｏ．３−Ｃ）に
３５ÅのＥＴ値を、ＲＴＮ処理されない場合（Ｎｏ．６
−Ｃ）には約３１ÅのＥＴ値を示して理論的なＥＴ値の
３０Åに近接している。この結果から本実施例では後続
の熱処理による劣化が防止され、非晶質酸化アルミニウ
ム膜の緻密化によるキャパシタンスの増大を具現しう
る。
【００５０】表４における非晶質酸化アルミニウム膜の
６０Åの厚さ条件の場合におけるＥＴを印加される電圧
に応じて図７に示す。即ち、図７における部材番号７１
０は表４におけるＮｏ．１の場合、７１５はＮｏ．７の
場合、７３０はＮｏ．３の場合、７３５はＮｏ．６の場
合における電圧によるＥＴ値を示す。図７に示されたよ
うに約４５０℃の温度条件でＯ２で３０分間第２緻密化
し、８５０℃でＮ２で３０分間第１緻密化した場合７３
０、７３５、即ち表４におけるＮｏ．３及びＮｏ．６の
場合におけるＥＴ値が理論的なＥＴ値３０Åにより近接
することが分かる。
６０Åの厚さ条件の場合におけるＥＴを印加される電圧
に応じて図７に示す。即ち、図７における部材番号７１
０は表４におけるＮｏ．１の場合、７１５はＮｏ．７の
場合、７３０はＮｏ．３の場合、７３５はＮｏ．６の場
合における電圧によるＥＴ値を示す。図７に示されたよ
うに約４５０℃の温度条件でＯ２で３０分間第２緻密化
し、８５０℃でＮ２で３０分間第１緻密化した場合７３
０、７３５、即ち表４におけるＮｏ．３及びＮｏ．６の
場合におけるＥＴ値が理論的なＥＴ値３０Åにより近接
することが分かる。
【００５１】図８を参照すれば、部材番号８１０は表４
のＮｏ．７、８１５はＮｏ．１、８３０はＮｏ．６、８
３５はＮｏ．３の場合における電圧による漏れ電流の密
度を示す。図８に示されたように図７の理論的なＥＴ値
に近接する条件の場合７３０、７３５のうち、即ち表４
のＮｏ．３及びＮｏ．４の場合において、２Ｖ以下の駆
動電圧下で漏れ電流の密度が低い場合は部材番号８３５
のグラフ、即ちＮｏ．３の場合のグラフであることが分
かる。これにより、表４のＮｏ．３の条件、即ちＲＴＮ
処理を行なった後、約４５０℃の温度条件でＯ２で３０
分間第２緻密化し、８５０℃、Ｎ２で３０分間第１緻密
化した場合がキャパシタの電気的特性が優れていること
が分かる。
のＮｏ．７、８１５はＮｏ．１、８３０はＮｏ．６、８
３５はＮｏ．３の場合における電圧による漏れ電流の密
度を示す。図８に示されたように図７の理論的なＥＴ値
に近接する条件の場合７３０、７３５のうち、即ち表４
のＮｏ．３及びＮｏ．４の場合において、２Ｖ以下の駆
動電圧下で漏れ電流の密度が低い場合は部材番号８３５
のグラフ、即ちＮｏ．３の場合のグラフであることが分
かる。これにより、表４のＮｏ．３の条件、即ちＲＴＮ
処理を行なった後、約４５０℃の温度条件でＯ２で３０
分間第２緻密化し、８５０℃、Ｎ２で３０分間第１緻密
化した場合がキャパシタの電気的特性が優れていること
が分かる。
【００５２】第２緻密化段階を行う効果について説明す
る。まず、第２緻密化段階を行う熱処理温度条件を前述
したような優れたキャパシタの電気的特性を具現しうる
約４５０℃の条件で設定する。そして、第２緻密化段階
を行う雰囲気ガスをＯ２以外の他のガス、例えばＮ２ガ
スを用いる場合、または第２緻密化段階を行わない場合
を変数条件で設定する。また、第２緻密化段階を行う時
間及び非晶質酸化アルミニウム膜の厚さを変数条件とし
て設定してＥＴ値及び漏れ電流の密度を測定して示す。
具体的な条件を表５に示す。
る。まず、第２緻密化段階を行う熱処理温度条件を前述
したような優れたキャパシタの電気的特性を具現しうる
約４５０℃の条件で設定する。そして、第２緻密化段階
を行う雰囲気ガスをＯ２以外の他のガス、例えばＮ２ガ
スを用いる場合、または第２緻密化段階を行わない場合
を変数条件で設定する。また、第２緻密化段階を行う時
間及び非晶質酸化アルミニウム膜の厚さを変数条件とし
て設定してＥＴ値及び漏れ電流の密度を測定して示す。
具体的な条件を表５に示す。
【００５３】図９を参照すれば、ＥＴの場合は９４０の
場合が最も低い。しかし、漏れ電流密度の場合に最高値
を示す。そして、約６０Åの非晶質酸化アルミニウム膜
の場合９５０、９６０、９７０、９８０には略同じ値の
ＥＴ及び漏れ電流密度を示す。また、非晶質酸化アルミ
ニウム膜の厚さが４０Åの場合９１０に近接するほどＥ
Ｔは同じ値を示すが、漏れ電流の密度が高まる傾向を示
す。これにより、約６０Åの厚さを有する非晶質酸化ア
ルミニウム膜では前記第２緻密化段階を行わなかった
り、または実行時間及び雰囲気ガスによってキャパシタ
の特性に大きな変化を起こさないことが分かる。このよ
うな結果は、前記第２緻密化段階が必須的ではないこと
を意味する。これにより、前記第２緻密化段階は第１緻
密化段階を補完するための工程であることがわかり、前
記第２緻密化段階を行わなく、上部電極５００を誘電膜
４００上に形成しても優秀なキャパシタ特性を具現しう
ることを意味する。即ち、下部電極２００にＲＴＮ処理
を行ってから非晶質酸化アルミニウム膜及び上部電極５
００を形成した後、約８５０℃、Ｎ２、３０分間第１緻
密化を行った場合がキャパシタの電気的特性に優れるこ
とが分かる。
場合が最も低い。しかし、漏れ電流密度の場合に最高値
を示す。そして、約６０Åの非晶質酸化アルミニウム膜
の場合９５０、９６０、９７０、９８０には略同じ値の
ＥＴ及び漏れ電流密度を示す。また、非晶質酸化アルミ
ニウム膜の厚さが４０Åの場合９１０に近接するほどＥ
Ｔは同じ値を示すが、漏れ電流の密度が高まる傾向を示
す。これにより、約６０Åの厚さを有する非晶質酸化ア
ルミニウム膜では前記第２緻密化段階を行わなかった
り、または実行時間及び雰囲気ガスによってキャパシタ
の特性に大きな変化を起こさないことが分かる。このよ
うな結果は、前記第２緻密化段階が必須的ではないこと
を意味する。これにより、前記第２緻密化段階は第１緻
密化段階を補完するための工程であることがわかり、前
記第２緻密化段階を行わなく、上部電極５００を誘電膜
４００上に形成しても優秀なキャパシタ特性を具現しう
ることを意味する。即ち、下部電極２００にＲＴＮ処理
を行ってから非晶質酸化アルミニウム膜及び上部電極５
００を形成した後、約８５０℃、Ｎ２、３０分間第１緻
密化を行った場合がキャパシタの電気的特性に優れるこ
とが分かる。
【００５４】
【表５】
【００５５】
【発明の効果】前述した本発明によれば、下部電極上に
気相反応物を順次に反応させる膜質、即ち前記下部電極
上に送る方法、例えばＡＬＤ方法を用いて誘電膜の非晶
質酸化アルミニウム膜を形成する。また、非晶質酸化ア
ルミニウム膜の形成時、前記気相反応物を順次に反応さ
せる膜質上に送る方法を用いることにより非晶質相を具
現しうる。また、前記気相反物を順次に反応させる膜質
上に送る方法の工程特性上、前記非晶質酸化アルミニウ
ム内の不純物の残留が抑制される。この際、前記非晶質
酸化アルミニウム膜は非晶質相の特性によって低い酸素
拡散度を示す。これにより、シリコン系導電膜を下部電
極として導入する際、等価酸化膜の過度成長を抑制しう
る。即ち、ＯＮＯ構造のキャパシタのようにＳＩＳ構造
のキャパシタを具現しうる。従って、ＭＩＳ構造やＭＩ
Ｍ構造のようなキャパシタ構造の変更による困難性を解
決できる。
気相反応物を順次に反応させる膜質、即ち前記下部電極
上に送る方法、例えばＡＬＤ方法を用いて誘電膜の非晶
質酸化アルミニウム膜を形成する。また、非晶質酸化ア
ルミニウム膜の形成時、前記気相反応物を順次に反応さ
せる膜質上に送る方法を用いることにより非晶質相を具
現しうる。また、前記気相反物を順次に反応させる膜質
上に送る方法の工程特性上、前記非晶質酸化アルミニウ
ム内の不純物の残留が抑制される。この際、前記非晶質
酸化アルミニウム膜は非晶質相の特性によって低い酸素
拡散度を示す。これにより、シリコン系導電膜を下部電
極として導入する際、等価酸化膜の過度成長を抑制しう
る。即ち、ＯＮＯ構造のキャパシタのようにＳＩＳ構造
のキャパシタを具現しうる。従って、ＭＩＳ構造やＭＩ
Ｍ構造のようなキャパシタ構造の変更による困難性を解
決できる。
【００５６】また、非晶質酸化アルミニウムは柔軟なモ
ルホロジ及び高い共形度を有して略１００％の段差被覆
性を具現しうる。これにより、前記下部構造をスタック
型構造だけでなくシリンダ型構造または半球状粒子シリ
コン構造で形成しうる。これにより、キャパシタンスを
さらに増大させうる。また、非晶質酸化アルミニウム膜
は結晶質相のアルミニウム膜と対等な誘電定数を有す
る。これにより高いキャパシタンスを具現しうる。
ルホロジ及び高い共形度を有して略１００％の段差被覆
性を具現しうる。これにより、前記下部構造をスタック
型構造だけでなくシリンダ型構造または半球状粒子シリ
コン構造で形成しうる。これにより、キャパシタンスを
さらに増大させうる。また、非晶質酸化アルミニウム膜
は結晶質相のアルミニウム膜と対等な誘電定数を有す
る。これにより高いキャパシタンスを具現しうる。
【００５７】また、前記非晶質酸化アルミニウム膜上に
上部電極を形成した後、前記非晶質酸化アルミニウム膜
を酸化アルミニウムの結晶化温度以下の温度、例えば約
８５０℃の温度で熱処理して緻密化させうる。このよう
な緻密化により非晶質酸化アルミニウム膜の厚さを減少
させ、屈折率を増加させうる。即ち、非晶質酸化アルミ
ニウム膜が発現する誘電率を増加させうる。また、等価
酸化膜の厚さを減少させ、理論的な等価酸化膜の厚さ、
例えば約３０Åの厚さに近接な等価酸化膜を具現しう
る。これにより、キャパシタンスの増大を具現しうる。
上部電極を形成した後、前記非晶質酸化アルミニウム膜
を酸化アルミニウムの結晶化温度以下の温度、例えば約
８５０℃の温度で熱処理して緻密化させうる。このよう
な緻密化により非晶質酸化アルミニウム膜の厚さを減少
させ、屈折率を増加させうる。即ち、非晶質酸化アルミ
ニウム膜が発現する誘電率を増加させうる。また、等価
酸化膜の厚さを減少させ、理論的な等価酸化膜の厚さ、
例えば約３０Åの厚さに近接な等価酸化膜を具現しう
る。これにより、キャパシタンスの増大を具現しうる。
【００５８】等価酸化膜の厚さをさらに減少させ、キャ
パシタの安定した作動のために非晶質酸化アルミニウム
膜と下部電極との間に反応防止膜を形成しうる。また、
前記非晶質酸化アルミニウム膜を緻密化する段階を補完
するために緻密化段階をさらに行える。これにより、等
価酸化膜の厚さを理論的な等価酸化膜の厚さにさらに接
近させうる。これにより、キャパシタンスの増大を具現
しうる。従って、本発明によれば、Ｓｉ系導電膜を下部
電極として用いてキャパシタンスの増大を具現しうる。
パシタの安定した作動のために非晶質酸化アルミニウム
膜と下部電極との間に反応防止膜を形成しうる。また、
前記非晶質酸化アルミニウム膜を緻密化する段階を補完
するために緻密化段階をさらに行える。これにより、等
価酸化膜の厚さを理論的な等価酸化膜の厚さにさらに接
近させうる。これにより、キャパシタンスの増大を具現
しうる。従って、本発明によれば、Ｓｉ系導電膜を下部
電極として用いてキャパシタンスの増大を具現しうる。
【００５９】以上、図面及び明細書で本発明の具体的な
実施例を詳しく説明した。ここで、特定の用語を使用し
たがこれは本発明をさらに明確に説明するためのものに
過ぎなく、意味の限定や特許請求の範囲に記載された本
発明の範囲を制限するものではない。従って、本発明の
技術的思想内で当業者によりその変形や改良が可能であ
る。
実施例を詳しく説明した。ここで、特定の用語を使用し
たがこれは本発明をさらに明確に説明するためのものに
過ぎなく、意味の限定や特許請求の範囲に記載された本
発明の範囲を制限するものではない。従って、本発明の
技術的思想内で当業者によりその変形や改良が可能であ
る。
【図１】は、本発明によるキャパシタの実施例を説明す
るために概略的に示す断面図である。
るために概略的に示す断面図である。
【図２】は、本実施例のキャパシタに用いられる下部電
極構造の例を概略的に示す断面図である。
極構造の例を概略的に示す断面図である。
【図３】は、本実施例のキャパシタに用いられる下部電
極構造の例を概略的に示す断面図である。
極構造の例を概略的に示す断面図である。
【図４】は、本実施例のキャパシタに用いられる下部電
極構造の例を概略的に示す断面図である。
極構造の例を概略的に示す断面図である。
【図５】は、半導体基板上に下部電極を形成する段階を
概略的に示す断面図である。
概略的に示す断面図である。
【図６】は、下部電極上に誘電膜を形成する段階を概略
的に示す断面図である。
的に示す断面図である。
【図７】は、６０Åの厚さの非晶質酸化アルミニウム膜
から印加される駆動電圧に対して測定された等価酸化膜
の厚さを示すグラフである。
から印加される駆動電圧に対して測定された等価酸化膜
の厚さを示すグラフである。
【図８】は、６０Åの厚さの非晶質酸化アルミニウム膜
から印加される駆動電圧に対して測定された漏れ電流の
密度を示すグラフである。
から印加される駆動電圧に対して測定された漏れ電流の
密度を示すグラフである。
【図９】は、非晶質酸化アルミニウム膜を形成した直
後、約４５０℃の温度で熱処理を行う際、様々な条件変
数に応じて測定されたキャパシタの電気的特性を示すグ
ラフである。
後、約４５０℃の温度で熱処理を行う際、様々な条件変
数に応じて測定されたキャパシタの電気的特性を示すグ
ラフである。
１００ 半導体基板 １５０ 層間絶縁膜 ２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ 下部電極 ３００ 反応防止膜 ４００ 誘電膜 ５００ 上部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朴 昌 洙 大韓民国京畿道水原市八達區仁溪洞366番 地 三星アパート101棟410號
Claims (33)
- 【請求項１】 下部電極と、前記下部電極上に非晶質酸
化アルミニウム膜よりなる誘電膜と、前記誘電膜上に備
えられる上部電極とを含むことを特徴とする半導体装置
のキャパシタ。 - 【請求項２】 前記下部電極は不純物のドーピングされ
た多結晶質シリコン膜であることを特徴とする請求項１
に記載の半導体装置のキャパシタ。 - 【請求項３】 前記下部電極はスタック型構造、半球型
粒子シリコン構造及びシリンダ型構造よりなる群から選
択される何れか１つの立体構造を有することを特徴とす
る請求項１に記載の半導体装置のキャパシタ。 - 【請求項４】 前記非晶質酸化アルミニウム膜は気相反
応物を順次に前記下部電極上に送る方法で形成されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の半導体装置のキャパシ
タ。 - 【請求項５】 前記気相反応物を順次に前記下部電極上
に送る方法は原子膜蒸着方法であることを特徴とする請
求項４に記載の半導体装置のキャパシタ。 - 【請求項６】 前記非晶質酸化アルミニウム膜は略１０
Å乃至３００Åの厚さを有することを特徴とする請求項
１に記載の半導体装置のキャパシタ。 - 【請求項７】 前記非晶質酸化アルミニウム膜は略４０
Å乃至８０Åの厚さを有することを特徴とする請求項６
に記載の半導体装置のキャパシタ。 - 【請求項８】 前記下部電極及び前記誘電膜の間に形成
される反応防止膜をさらに具備することを特徴とする請
求項１に記載の半導体装置のキャパシタ。 - 【請求項９】 前記反応防止膜はシリコン酸化物、シリ
コン窒化物及びシリコンオキシ窒化物よりなる群から選
択される何れか一つよりなることを特徴とする請求項８
に記載の半導体装置のキャパシタ。 - 【請求項１０】 前記上部電極は不純物のドーピングさ
れた多結晶質シリコン膜、ＷＳｉ２、ＭｏＳｉ２、Ｔａ
Ｓｉ２、ＴｉＳｉ２、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ及びＴｉＮ
よりなる群から選択される何れか１つの導電膜で形成さ
れることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置のキ
ャパシタ。 - 【請求項１１】 下部電極を形成する段階と、前記下部
電極上に非晶質酸化アルミニウム膜で誘電膜を形成する
段階と、前記誘電膜上に上部電極を形成する段階とを含
むことを特徴とする半導体装置のキャパシタ形成方法。 - 【請求項１２】 前記下部電極は不純物のドーピングさ
れた多結晶質シリコン膜よりなることを特徴とする請求
項１１に記載の半導体装置のキャパシタ形成方法。 - 【請求項１３】 前記下部電極はスタック型構造、半球
型粒子シリコン構造及びシリンダ型構造よりなる群から
選択される何れか１つの立体構造で形成されることを特
徴とする請求項１１に記載の半導体装置のキャパシタ形
成方法。 - 【請求項１４】 前記誘電膜を形成する段階の前に、前
記下部電極上に反応防止膜を形成する段階をさらに行う
ことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置のキャ
パシタ形成方法。 - 【請求項１５】 前記反応防止膜はシリコン酸化物、シ
リコン窒化物及びシリコンオキシ窒化物よりなる群から
選択される何れか一つの物質で形成されることを特徴と
する請求項１４に記載の半導体装置のキャパシタ形成方
法。 - 【請求項１６】 前記反応防止膜は前記下部電極を略３
００℃乃至１２００℃の温度で熱処理して形成されるこ
とを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置のキャパ
シタ形成方法。 - 【請求項１７】 前記熱処理は窒素ソースを含む雰囲気
ガスで急速熱的窒化工程で行われることを特徴とする請
求項１６に記載の半導体装置のキャパシタ形成方法。 - 【請求項１８】 前記非晶質酸化アルミニウム膜は略１
０Å乃至３００Åの厚さで形成されることを特徴とする
請求項１１に記載の半導体装置のキャパシタ形成方法。 - 【請求項１９】 前記非晶質酸化アルミニウム膜は４０
Å乃至８０Åの厚さで形成されることを特徴とする請求
項１８に記載の半導体装置のキャパシタ形成方法。 - 【請求項２０】 前記非晶質酸化アルミニウム膜は気相
反応物を順次に前記下部電極上に送る方法で形成される
ことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置のキャ
パシタ形成方法。 - 【請求項２１】 前記気相反応物を順次に前記下部電極
上に送る方法は原子膜蒸着方法であることを特徴とする
請求項２０に記載の半導体装置のキャパシタ形成方法。 - 【請求項２２】 前記原子膜蒸着方法はトリメチルアル
ミニウム及びアルミニウムクロライドよりなる群から選
択される何れか１つの物質をアルミニウムソースとして
用いて行われることを特徴とする請求項２１に記載の半
導体装置のキャパシタ形成方法。 - 【請求項２３】 前記原子膜蒸着方法を行う前に、前記
下部電極を水素パッシベーション処理する段階をさらに
行うことを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置の
キャパシタ形成方法。 - 【請求項２４】 前記上部電極を形成する段階の後に、
前記非晶質酸化アルミニウム膜を第１緻密化する段階を
さらに行うことを特徴とする請求項１１に記載の半導体
装置のキャパシタ形成方法。 - 【請求項２５】 前記第１緻密化段階は前記非晶質酸化
アルミニウム膜の結晶化温度以下に前記非晶質酸化アル
ミニウム膜を熱処理して行われることを特徴とする請求
項２４に記載の半導体装置のキャパシタ形成方法。 - 【請求項２６】 前記熱処理は略１５０℃乃至９００℃
の温度で行われることを特徴とする請求項２５に記載の
半導体装置のキャパシタ形成方法。 - 【請求項２７】 前記熱処理が、８００〜８７０℃の温
度で行われることを特徴とする請求項２６に記載の半導
体装置のキャパシタ形成方法。 - 【請求項２８】 前記熱処理が、酸素ガス、一酸化窒素
ガス及び窒素ガスよりなる群から選択される何れか一つ
のガスを雰囲気ガスとして用いて行い、または真空で行
うことを特徴とする請求項２５に記載の半導体装置のキ
ャパシタ形成方法。 - 【請求項２９】 前記第１緻密化段階に付加して前記上
部電極を形成する段階以前に前記非晶質酸化アルミニウ
ム膜を第２緻密化する段階をさらに行うことを特徴とす
る請求項２４に記載の半導体装置のキャパシタ形成方
法。 - 【請求項３０】 前記第２緻密化段階は前記非晶質酸化
アルミニウム膜の結晶化温度以下で前記非晶質酸化アル
ミニウム膜を熱処理して行うことを特徴とする請求項２
９に記載の半導体装置のキャパシタ形成方法。 - 【請求項３１】 前記熱処理は略１５０℃乃至９００℃
の温度で行われることを特徴とする請求項３０に記載の
半導体装置のキャパシタ形成方法。 - 【請求項３２】 前記熱処理は、酸素ガス、一酸化窒素
ガス及び窒素ガスよりなる群から選択される何れか一つ
のガスを雰囲気ガスとして用い、または真空で行うこと
を特徴とする請求項３０に記載の半導体装置のキャパシ
タ形成方法。 - 【請求項３３】 前記上部電極が、不純物のドーピング
された多結晶質シリコン膜、ＷＳｉ２、ＭｏＳｉ２、Ｔ
ａＳｉ２、ＴｉＳｉ２、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ及びＴｉ
Ｎよりなる群から選択される何れか１つの導電膜で形成
されることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置
のキャパシタ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980000135A KR100275727B1 (ko) | 1998-01-06 | 1998-01-06 | 반도체 장치의 커패시터 형성방법 |
| KR98P135 | 1998-01-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11233726A true JPH11233726A (ja) | 1999-08-27 |
| JP4107731B2 JP4107731B2 (ja) | 2008-06-25 |
Family
ID=19531042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28830798A Expired - Lifetime JP4107731B2 (ja) | 1998-01-06 | 1998-10-09 | 半導体装置のキャパシタ及びその形成方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6335240B1 (ja) |
| JP (1) | JP4107731B2 (ja) |
| KR (1) | KR100275727B1 (ja) |
| CN (1) | CN1170317C (ja) |
| TW (1) | TW424296B (ja) |
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